Повітряна турбохолодильна установка

Изобретение относится к воздушным турбохолодильным установкам, предназначенным для одновременного получения холода и тепла. Известна воздушная турбо холодильная установка, выбранная в качестве прототипа, содержащая компрессор, диффузор с улиткой, теплообменник, выполненный в виде отдельного модуля, закрепленного на раме машины. Воздух из компрессора по диффузору поступает в выходную улитку и по внешнему воздухопроводу поступает в теплообменник. Из теплообменника, предварительно охлажденный воздух, по внешнему воздухопроводу поступает во входную улитк у турбодетандера, где расширяясь, окончателыю охлаждается и по выходному диффузору турбодетандера направляется к потребителю. Недостатком известных устройств является то, что наличие специальных выходных и входных (для турбодетандера) устройств, а также внешних воздухопроводов увеличивает потери давления воздуха на пути от компрессора к турбодетандеру, а также увеличивает габаритные размеры и массу установки. Ставится задача уменьшит потери давления воздуха на пути от компрессора к турбодетандеру и одновременно уменьшить габаритные размеры и массу установки. Это достигается тем, что в воздушной турбохолодильной установке содержащей компрессор с диффузором, турбодетандер кинематически связанный с компрессором, согласно изобретению, теплообменник выполнен в виде кольцевого модуля, расположенного между компрессором и турбодетандером, соединенного с компрессором через диффузор и с турбодетандером через его входное устройство. Теплообменник может быть выполнен с осевым входом воздуха из двух полуколец соединенных посредством фланцев или из отдельных секций (например прямоугольной формы), закрепленных на фланцах, с радиальным входом воздуха, Передний и задний фланцы теплообменника могут быть соединены соответственно с корпусом диффузора и кожухом теплообменника телескопически. Для более равномерного распределения воздуха по длине теплообменника он может быть выполнен с переменным сечением для прохода воздуха по длине теплообменника - чем дальше от входа, тем больше проходное сечение для воздуха. Уменьшение потерь давления воздуха, уменьшение габаритов и массы установки достигается за счет размещения теплообменника непосредственно в корпусе машины между компрессором и турбодетандером. В связи с этим отпадает необходимость в выходном и входном устройстве, а также в дополнительных внешних воздухопроводах от компрессора к теплообменнику и от теплообменника к турбодетандеру. Теплообменник может быть выполнен с осевым входом воздуха из двух полуколец, соединенных посредством фланцев, или с радиальным входом воздуха из отдельных секций (например, прямоугольной формы), закрепленных на фланцах. Выполнение теплообменника из двух полуколец позволяет значительно уменьшить потери давления воздуха. Выполнение теплообменника из отдельных секций технологичнее в изготовлении и сборке, но при таком выполнении могут возникнуть дополнительные потери давления воздуха вследствие увеличения количества поворотов потока. На фиг.1 изображена конструктивная схема установки с осевым входом воздуха в теплообменник; на фиг.2 - конструктивная схема установки с радиальным входом воздуха в теплообменник; на фиг.3 - схема сечения теплообменника с осевым входом воздуха; на фиг.4 - схеме сечения- теплообменника с радиальным входом воздуха, выполненного из отдельных секций. Воздушная турбохолодильная установка содержит компрессор 1, состоящий из спрямляющего аппарата 2, соединенного с компрессором 1, наружный корпус 3 и внутренний корпус 4 диффузор 5, соединенных со спрямляющим аппаратом 2, теплообменник 6, телескопически соединенный передним фланцем 7 с внутренним корпусом 4, диффузор 5, задний фланец 8 теплообменника 6, телескопически соединенного с наружным кожухом 9, теплообменник 6 соединенный с наружным корпусом 10 входного устройства 11, турбодетандер 12, выходной диффузор 13. Теплообменник 6 с осевым входом воздуха выполнен из двух полуколец 14, стянуты х фланцами 15. Теплообменник 6 с радиальным входом воздуха может быть выполнен из отдельных секций 16, например, прямоугольной формы, с уплотнителями 17 пространства между секциями 16. Секции 16 теплообменника 6 расположены на определенном диаметре и крепятся на переднем фланце 7 и заднем фланце 8. Воздушная турбо холодильная установка работает следующим образом. Воздух сжимается в компрессоре 1 и нагреватель через спрямляющий аппарат 2 по диффузору 5 направляется в теплообменник 6, охлаждается, например, водой до определенной температуры и поступает в турбодетандер 12, где расширяясь охлаждается до требуемой температуры и по выходному диффузору 13 поступает к потребителю. Из фиг.1 и фиг.3 видно, что воздух из компрессора 1 через спрямляющий аппарат 2 поступает в осевом диффузор 5, а затем в осевом направлении поступает в теплообменник 6, выполненный из двух полуколец 14, стягивающихся фланцами 15, охлаждается до определенной температуры и поступает во входное устройство 11, по которому направляется в турбодетандер 12, где окончательно охлаждается и по выходному диффузору 13 поступает к потребителю. При таком исполнении более трудно изготовить гнутые по окружности теплообменные профили (трубы с оребрением) теплообменника 6. Чтобы повысить технологичность изготовления теплообменника 6 (фиг.2 и 4), его можно изготавливать из отдельных секций 14 прямоугольной формы, расположенных на определенном диаметре и закрепленных на фланцах 7 и 8. Воздух из компрессора 1 через спрямляющий аппарат 2 поступает в осерадиальный диффузор 5, из которого попадает в воздушное пространство, образованное теплообменником 6 и наружным кожухом 9. Здесь сжатый воздух в радиальном направлении распределяется по отдельным секциям 16 теплообменника 6, охлаждается до определенной температуры и поступает во входное устройство 11, по которому направляется в турбодетандер 12, где окончательно охлаждается и по выходному диффузору 13 поступает к потребителю. Для более равномерного распределения воздуха по длине теплообменника, он может быть выполнен с переменным сечением для прохода воздуха по длине теплообменника - чем дальше от входа, тем больше проходное сечение для воздуха, т.е. чем дальше от входа, тем меньше сопротивление для прохода воздуха. Уменьшение потерь давления воздуха, уменьшение габаритов и массы установки достигается за счет размещения теплообменника 6 непосредственно в корпусе машины между компрессором 1 и турбодетандером 12. В связи с этим отпадает необходимость в выходном (компрессора) и входном (турбодетандера)устройстве, а также в дополнительных внешних воздухопроводах от компрессора 1 к теплообменнику 6 и от теплообменника 6 к турбодетандеру 12.